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      基于像素工廠的銀川市1∶2 0 0 0航空攝影及正射影像圖制作

      2020-08-26 07:39:08
      經(jīng)緯天地 2020年3期
      關(guān)鍵詞:連接點(diǎn)射影檢查點(diǎn)

      王 璇

      (東方通用航空攝影有限公司,山西 太原030031)

      0.背景

      隨著城市道路、橋梁等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、舊城改造等重點(diǎn)工程的快速發(fā)展,城市的面貌日新月異。數(shù)碼航空攝影是快速獲取地面現(xiàn)狀的重要手段,數(shù)字正射影像(DOM)同時(shí)具備了地形圖地理精度高和影像真實(shí)直觀的特點(diǎn),可從中提取豐富的資源信息和社會發(fā)展信息。

      1.任務(wù)區(qū)概況

      銀川南連吳忠市利通區(qū)、青銅峽市,北接石嘴山市平羅縣,西倚賀蘭,接吳忠市鹽池縣。測區(qū)總面積約555.5平方公里,采用ADS80數(shù)字航空攝影測量系統(tǒng)獲取分辨率優(yōu)于0.2米的數(shù)字航空影像,制作1∶2000的數(shù)字正射影像圖。由于該攝區(qū)位于銀川市主城區(qū)上空,地勢較為平緩,西部皆為高山。

      2.航空攝影

      本次項(xiàng)目基地距銀川測區(qū)120公里,采用ADS80航攝儀作業(yè),同時(shí)獲得前視、下視、后視,連續(xù)無縫的地面立體影像。本次航攝的飛行方向?yàn)闁|西方向,攝影平均航高約2050米,不同地形條件下的航片航向和旁向重疊度參考指標(biāo)均為100%和30%以上,影像地面分辨率GSD優(yōu)于0.2米,滿足1∶2000成圖要求。為保證項(xiàng)目完成質(zhì)量,攝區(qū)周邊選取兩個(gè)CORS站。由于采用了CORS站的數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)的可靠性和精度較人工架設(shè)基站有了明顯提高,大大降低成本,提高了效率。為與記載GPS采樣率一致,滿足數(shù)據(jù)精度的要求,將2個(gè)CORS站的GPS數(shù)據(jù)采樣率修改為0.5秒。

      飛行結(jié)束后,使用GrafNav軟件對GPS數(shù)據(jù)和IMU數(shù)據(jù)進(jìn)行融合結(jié)果(如圖1所示):

      圖1數(shù)據(jù)處理質(zhì)量圖

      經(jīng)檢查,空中GPS數(shù)據(jù)、CORS站數(shù)據(jù)和IMU數(shù)據(jù)均連續(xù)無中斷,且數(shù)據(jù)質(zhì)量良好,航線的ROLL、PITCH、HEADING最大偏差均符合規(guī)范要求。航攝影像整體上影像清晰,地物反差適中,顏色飽和,不偏色,符合成圖規(guī)范;機(jī)載POS數(shù)據(jù)質(zhì)量完好無中斷,滿足1∶2000成圖精度要求。

      3.空三加密

      ADS80航攝儀由于裝配了POS系統(tǒng),在進(jìn)行數(shù)據(jù)后續(xù)處理時(shí)無需內(nèi)定向,直接進(jìn)行相對定向和絕對定向,且空三平差計(jì)算過程有所簡化,大大減少了工作量。ADS80影像數(shù)據(jù)的空三加密在像素工廠PF中完成,利用像素工廠Bundle模塊計(jì)算空中三角測量,通過對自動連接點(diǎn)的逐級剔除,達(dá)到規(guī)定要求,寫出改正后的OPT文件,做正射影像使用;輸出改正后的ODF文件,提供給制作數(shù)字線劃圖使用。

      3.1 空三精度評定

      自動連接點(diǎn)匹配后,通過Optimize模塊,對連接點(diǎn)進(jìn)行平差優(yōu)化,優(yōu)化參數(shù)包括IMU姿態(tài)改正誤差、瞄準(zhǔn)誤差及非線性縮放因子改正誤差。整個(gè)過程沒有控制點(diǎn)參與平差計(jì)算。

      各連接點(diǎn)在整條航線內(nèi)分布均勻,且殘差方向呈無序分布,不存在系統(tǒng)誤差,能夠滿足可靠性要求(如圖2和圖3所示):

      圖2有效連接點(diǎn)分布圖

      圖3連接點(diǎn)殘差分布圖

      由表1可以看出空三后連接點(diǎn)像坐標(biāo)殘差統(tǒng)計(jì)均滿足指標(biāo)要求。

      3.2 精度檢測

      采用以上空三結(jié)果做L1糾正,在立體上對提供的野外檢查點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)業(yè)立體坐標(biāo)采集,把兩個(gè)結(jié)果進(jìn)行比較(如表2所示):

      本次檢測平面X方向殘差最大值為0.1178,最小值為-0.1776,中誤差為0.0825;Y方向殘差最大值為0.1487,最小值為-1165,中誤差為0.0855;Z方向殘差最大值為0.1037,最小值為-0.0688,中誤差為0.0475。均滿足設(shè)計(jì)精度要求。

      3.3 DTM精度檢查

      利用檢查點(diǎn)野外實(shí)測的高程值與檢查點(diǎn)在DTM上取值進(jìn)行比較,比較結(jié)果(如表3所示):

      4.DOM制作

      4.1 成圖規(guī)格

      平面坐標(biāo)系采用CGCS2000坐標(biāo)系,高斯-克呂格投影6°分帶。成果采用1km×1km矩形分幅,圖幅西南角坐標(biāo)為整公里坐標(biāo)。

      4.2 數(shù)據(jù)存儲

      4.2.1 0.2米分辨率的分幅DOM數(shù)據(jù)

      正射影像數(shù)據(jù)采用TIF格式存儲,影像坐標(biāo)文件TFW格式為文本格式,共6行,依次存儲Y方向分辨率、0、0、X方向分辨率、Y方向坐標(biāo)、X方向坐標(biāo)。

      表1無約束平差連接點(diǎn)像坐標(biāo)精度統(tǒng)計(jì)(pixel) 單位:米

      表2野外檢查點(diǎn)與立體采集檢查點(diǎn)對比結(jié)果表 單位:米

      表3野外實(shí)測高程值與DTM高程值對比結(jié)果表 單位:米

      4.2.2 DOM制圖范圍結(jié)合表

      DOM制圖范圍結(jié)合表采用shp格式,文件圖形部分按DOM標(biāo)準(zhǔn)分幅范圍按面文件方式存儲,屬性部分包含圖幅編號字段(6個(gè)字節(jié)長度字符串),X坐標(biāo)在前,Y坐標(biāo)在后,各取整公里前兩位。

      4.3 精度要求

      0.2米DOM地物點(diǎn)相對于鄰近平面控制點(diǎn)的點(diǎn)位中誤差,平面及丘陵地應(yīng)小于或等于1 m即5像元,山地小于或等于7.5像元。高大林木覆蓋區(qū)、高層建筑陰影遮蓋區(qū)等困難地區(qū)中誤差可放寬50%。0.2米DOM接邊限差,一般地區(qū)不少于3像元,困難地區(qū)不少于4.5像元。

      4.4 生產(chǎn)步驟

      全分辨率正射影像制作分兩步進(jìn)行:

      (1)影像糾正:糾正影像分辨率設(shè)置為0.2米;

      (2)影像拼接:影像拼接過程中選取參考影像;糾正時(shí)同時(shí)選取REDN00A、GRNN00A、BLUN00A三個(gè)波段全分辨率影像。

      5.成果檢驗(yàn)

      正射影像檢查驗(yàn)收的依據(jù)是國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18316-2008《數(shù)字化測繪產(chǎn)品檢查驗(yàn)收規(guī)定和質(zhì)量評定》,檢查采取人機(jī)交互的方式,檢查的內(nèi)容和方式為:

      (1)文件名及數(shù)據(jù)格式檢查:檢查文件命名和數(shù)據(jù)格式是否符合設(shè)計(jì)書規(guī)定;

      (2)有關(guān)的參數(shù)文件的錄入均應(yīng)與原始數(shù)據(jù)核對保證正確;

      (3)數(shù)學(xué)基礎(chǔ)檢查:將數(shù)據(jù)文件中的四個(gè)圖廓點(diǎn)、首、末公里網(wǎng)控制點(diǎn)等的坐標(biāo)值與理論值核對;

      (4)影像質(zhì)量檢查:將影像放大到一定倍數(shù),采用日測法觀察影像是否清晰,是否存在斑點(diǎn)、劃痕、影像變形、模糊等現(xiàn)象;

      (5)影像精度檢查:將檢查點(diǎn)展到正射影像上(影像按原始分辨率兩倍放大),比較檢查點(diǎn)外業(yè)實(shí)測點(diǎn)位與影像上點(diǎn)位誤差。

      6.主要技術(shù)研究及特點(diǎn)

      6.1 快視圖影像大氣校正

      為了保證參考影像整體的清晰度,對REDN00A、GRNN00A、BLUN00A三個(gè)通道的快視圖影像做大氣校正,去除原始影像上的水氣、霧氣(如圖4所示):

      圖4快視圖影像大氣校正圖

      6.2 拼接線計(jì)算及編輯

      在充分考慮了建筑物的完整性和影像輻射信息的前提下,自動計(jì)算生成了影像拼接線,不僅大大縮短了作業(yè)周期,同時(shí)也對拼接線兩邊不一致的現(xiàn)象有所改善[1](如圖5所示):

      圖5影像拼接線

      6.3 參考影像圖制作

      采用9×9的快視圖制作參考影像,制作過程中選取GRNN00A、REDN00A、BLUN00A三個(gè)波段進(jìn)行糾正、拼接,并對拼接后的影像做勻光勻色、拉伸處理,使影像整體色調(diào)保持一致。在PhotoShop下對處理后的影像輸出進(jìn)行局部調(diào)色后,導(dǎo)回像素工廠(如圖6所示):

      圖6參考影像圖

      7.結(jié)束語

      目前數(shù)碼航攝儀基本都配備了IMU/GPS系統(tǒng),可以在無地面控制點(diǎn)的情況下進(jìn)行姿態(tài)控制處理,加上基于專有算法的軟件如像素工廠,大大減少了空中三角測量所需的地面控制點(diǎn)數(shù)量,大幅縮短了航測生產(chǎn)周期,提高了影像數(shù)據(jù)處理的生產(chǎn)效率。當(dāng)前各地?cái)?shù)字城市、智慧城市建設(shè)方興未艾,全數(shù)字化航測生產(chǎn)流程及高分辨影像,將在城市建設(shè)中發(fā)揮巨大的優(yōu)勢和作用。

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